(1) 二维X射线成像应用[84]。Ce:YAP闪烁晶体因其光衰减**0ns),在快速X射线探测方面有其独特之处[70][71]。X射线日本科学家Suzuki等[84]**近报道了用1.0×1.0×6.0mm3的Ce:YAP晶体元件组成128×128矩阵,在72-84Kev能量范围内获得了二维空间分辨率小于1mm,探测效率大于50%的二维X射线成像结果。
(2) 低能重粒子探测应用[88][89]。Ce:YAP闪烁晶体对低能量中等有效原子序数的重粒子具有较好的探测效率。文献[88][89]报道了Ce:YAP晶体对5-34Mev能量的16O,28Si,35Cl和79Br等粒子响应结果,并且所得结果与BaF2闪烁晶体相当。同时,Ce:YAP晶体还有较强的区分α,γ,β等射线和粒子的能力[75][77]。
(3) 其它应用[68]-[71][78][79][85][86]。另外,Ce:YAP闪烁晶体在SEM中电子探测、UV光子探测以及其它高能物理核物理领域也有***的应用。 CeYAG晶体是闪烁晶体还是激光晶体?加工CeYAG晶体哪家好
AG晶体的矿物学名称为钇铝石榴石,分子式为Y3Al5O12, 属于立方晶系,空间群为Oh(10)-Ia3d, 点群m3m,其晶格常数为1.2008nm。石榴石的每个单位晶胞中含有8个Y3Al5O12分子,其***有24个Y3+,40个Al3+和96个O2-。在Ce:YAG晶体中,Ce3+离子取代具有D2对称性的Y3+格位,受晶场的作用, 具有4f1电子组态的Ce3+离子的基态劈裂为2F5/2和2F7/2双重态,其5d能态被劈裂为5个子能级,比较低5d子能级距基态约为22 000波数。自由Ce3+离子以及在YAG晶场作用下其能级结构如图1-11。Ce3+ 掺入YAG单晶中,其5d能态被劈裂为5个子能级,通常有峰值波长分别为223nm,340nm及460nm的三个特征吸收峰。 上海高浓度CeYAG晶体Ce:YAG晶体有<111>晶向的吗?
(2)能量分辨率高,γ/α射线响应好[75] [77][82]。Ce:YAP晶体在662kev的γ-射线(137Cs源)辐照下,其能量分辨率达到4.38-5.5%,如果扣除光电子统计涨落对其影响,Ce:YAP晶体的本征能量分辨率约为1.3-3.4%,这是现有闪烁材料中具有比较好能量分辨率的材料之一[77][82],另外,对于22Na及241Am作为辐射源,YAP:Ce同样对其发出的γ-射线有很好的能量分辨率[77]。由于Ce:YAP闪烁晶体具有较大的康普顿吸收截面和较低的K吸收边能量(如图1-8所示[75]),使得在20-3,000KeV能量范围内晶体对能量依赖性小[75],低γ能量处比例性好[82]。
在能量E=7687kev的α-粒子(226Ra源)辐射下,Ce:YAP晶体的能量分辨率为2.5%。在其它几个峰也低于3%,因此YAP:Ce对于α-粒子的探测在一个相当大的能量范围内线性响应。同时,Ce:YAP闪烁晶体区分α粒子和γ射线能力强(光输出比α/γ约为0.3),可以广泛应用于轻重粒子的探测领域中[77]。
1.1.1 研究目的铈离子掺杂的高温闪烁晶体具有高光输出快衰减等闪烁特征,是无机闪烁晶体的一个重要发展方向,而Ce:YAP和Ce:YAG是其中较有优势的晶体。随着应用需求的变化,对闪烁晶体尺寸的要求也在不断增加,生长大尺寸的闪烁晶体变得更为重要。同时国内目前生长的Ce:YAP 晶体普遍存在自吸收问题,导致光产额一直无法有效提高,且其机理至今仍不清楚。为了有效提高Ce:YAP 晶体的闪烁性能,解决其自吸收问题,提高晶体的发光强度,着重研究了Ce:YAP 晶体的自吸收机理。同时为了得到大尺寸高发光效率的Ce:YAG晶体,用温梯法尝试了大尺寸Ce:YAG晶体的生长,并对晶体的比较好热处理条件进行了摸索。本论文主要围绕大尺寸Ce:YAP晶体的生长及其自吸收问题,和温梯法大尺寸Ce:YAG晶体的生长和退火研究,以真正提高晶体的实用性能。 用温梯法成功生长了直径为 110mm 的大尺寸 Ce: YAG 闪烁晶体,晶体具有良好的外形和光学性质。
式中N为衰减时间谱成分的个数,为第i个衰减谱的平均寿命,Ii为它的相对发光强度。实际上,仪器存在一定的分辨率函数P(t),谱线总的响应函数S(t)可以看作理想的发光衰减时间谱上各点经分辨率函数P(t)展宽后的迭加。于是,中心位于t1的P(t)函数对任意一点t处的响应函数S(t)函数值的贡献就是 S*(t1)P(t-t1)dt1,对所有可能的t1取值求和即可得到谱仪的响应函数为
(2.2.5)
形如上式的积分在数学上称为卷积分,S(t)是可实际测量的发光衰减时间谱,根据实际测量的S(t)和P(t)函数,由式(2.4.2)求出S*(t)的过程称为解卷积。为了解卷积,常将P(t)用一便于处理的解析式代替,一般采用高斯函数
(2.2.6)
式中s是高斯函数的标准偏差。T0是谱仪时间零点。根据式(2.2.3)及常用的分辨率FWHM的定义很容易得到FWHM与s的关系为
(2.2.7)
将式(2.4.4)、(2.4.6)代入(2.4.5)作积分得
(2.2.8)
式(2.3.8)所确定的函数就可描述实验测得的衰减时间谱,将实验所得数据进行非线形**小二乘法的拟合即可求得各发光成分的衰减时间及其相应的发光强度。我们采用的数据处理软件为Microlab Origin 7.5。 结果表明温梯法生长的Ce: YAG 晶体在高能射线和中子探测方面具有较大的应用价值。陕西专业生长CeYAG晶体
在氧气(空气)退火条件下,随温度升高,Ce: YAG 晶体的发光强度先增强后减弱,1100℃ 退火后发光强度比较大。加工CeYAG晶体哪家好
Ce:YAP高温闪烁晶体为典型的高光输出快衰减无机闪烁晶体,因此可以广泛应用于各种不同的闪烁探测领域中。现将其主要应用总结如下:
(1) 影像核医学领域应用[49][76][80][83][90][87][92]。Ce:YAP闪烁晶体在γ相机,单光子发射计算机断层扫描成像(SPECT),以及正电子发射断层扫描成像(PET)等影像核医学领域有着广阔的应用背景。特别是随着位置敏感光电倍增管(PSPMT),硅象素阵列成像(ISPA),以及混合光子探测器(HPD)的迅猛发展,使得Ce:YAP闪烁晶体在γ相机,SPET以及PET等成像技术领域中有了新的突破。例如,目前γ相机的空间分辨率只有约3mm左右,但是采用0.6×0.6×7mm3的Ce:YAP晶体元件(11×22矩阵元)与PSPMT耦合,在140Kev能量处γ相机的空间分辨率可达0.7mm,探测效率为35%[87]。采用Ce:YAP高温闪烁晶体做成的γ相机、SPET和PET等核医学成像设备可以广泛应用于动物扫描、人体小型***扫描等应用。 加工CeYAG晶体哪家好